04-创建引用变量

8.2.1　创建引用变量

前面讲过，C和C++使用&符号来指示变量的地址。C++给&符号赋予了另一个含义，将其用来声明引用。例如，要将rodents作为rats变量的别名，可以这样做：

int rats;
int & rodents = rats; // makes rodents an alias for rats

其中，&不是地址运算符，而是类型标识符的一部分。就像声明中的char*指的是指向char的指针一样，int &指的是指向int的引用。上述引用声明允许将rats和rodents互换——它们指向相同的值和内存单元，程序清单8.2表明了这一点。

程序清单8.2　firstref.cpp

// firstref.cpp -- defining and using a reference
#include <iostream>
int main()
{
    using namespace std;
    int rats = 101;
    int & rodents = rats; // rodents is a reference
    cout << "rats = " << rats;
    cout << ", rodents = " << rodents << endl;
    rodents++;
    cout << "rats = " << rats;
    cout << ", rodents = " << rodents << endl;
// some implementations require type casting the following
// addresses to type unsigned
    cout << "rats address = " << &rats;
    cout << ", rodents address = " << &rodents << endl;
    return 0;
}

请注意，下述语句中的&运算符不是地址运算符，而是将rodents的类型声明为int &，即指向int变量的引用：

int & rodents = rats;

但下述语句中的&运算符是地址运算符，其中&rodents表示rodents引用的变量的地址：

cout <<", rodents address = " << &rodents << endl;

下面是程序清单8.2中程序的输出：

rats = 101, rodents = 101
rats = 102, rodents = 102
rats address = 0x0065fd48, rodents address = 0x0065fd48

从中可知，rats和rodents的值和地址都相同（具体的地址和显示格式随系统而异）。将rodents加1将影响这两个变量。更准确地说，rodents++操作将一个有两个名称的变量加1。（同样，虽然该示例演示了引用是如何工作的，但并没有说明引用的典型用途，即作为函数参数，具体地说是结构和对象参数，稍后将介绍这些用法）。

对于C语言用户而言，首次接触到引用时可能也会有些困惑，因为这些用户很自然地会想到指针，但它们之间还是有区别的。例如，可以创建指向rats的引用和指针：

int rats = 101;
int & rodents = rats; // rodents a reference
int * prats = &rats;  // prats a pointer

这样，表达式rodents和prats都可以同rats互换，而表达式&rodents和prats都可以同&rats互换。从这一点来说，引用看上去很像伪装表示的指针（其中，解除引用运算符被隐式理解）。实际上，引用还是不同于指针的。除了表示法不同外，还有其他的差别。例如，差别之一是，必须在声明引用时将其初始化，而不能像指针那样，先声明，再赋值：

int rat;
int & rodent;
rodent = rat; // No, you can't do this.

注意： 必须在声明引用变量时进行初始化。

引用更接近const指针，必须在创建时进行初始化，一旦与某个变量关联起来，就将一直效忠于它。也就是说：

int & rodents = rats;

实际上是下述代码的伪装表示：

int * const pr = &rats;

其中，引用rodents扮演的角色与表达式*pr相同。

程序清单8.3演示了试图将rats变量的引用改为bunnies变量的引用时，将发生的情况。

程序清单8.3　sceref.cpp

// secref.cpp -- defining and using a reference
#include <iostream>
int main()
{
    using namespace std;
    int rats = 101;
    int & rodents = rats; // rodents is a reference
    cout << "rats = " << rats;
    cout << ", rodents = " << rodents << endl;
    cout << "rats address = " << &rats;
    cout << ", rodents address = " << &rodents << endl;
    int bunnies = 50;
    rodents = bunnies;  // can we change the reference?
    cout << "bunnies = " << bunnies;
    cout << ", rats = " << rats;
    cout << ", rodents = " << rodents << endl;
    cout << "bunnies address = " << &bunnies;
    cout << ", rodents address = " << &rodents << endl;
    return 0;
}

下面是程序清单8.3中程序的输出：

rats = 101, rodents = 101
rats address = 0x0065fd44, rodents address = 0x0065fd44
bunnies = 50, rats = 50, rodents = 50
bunnies address = 0x0065fd48, rodents address = 0x0065fd4

最初，rodents引用的是rats，但随后程序试图将rodents作为bunnies的引用：

rodents = bunnies;

咋一看，这种意图暂时是成功的，因为rodents的值从101变为了50。但仔细研究将发现，rats也变成了50，同时rats和rodents的地址相同，而该地址与bunnies的地址不同。由于rodents是rats的别名，因此上述赋值语句与下面的语句等效：

rats = bunnies;

也就是说，这意味着“将bunnies变量的值赋给rat变量”。简而言之，可以通过初始化声明来设置引用，但不能通过赋值来设置。

假设程序员试图这样做：

int rats = 101;
int * pt = &rats;
int & rodents = *pt;
int bunnies = 50;
pt = &bunnies;

将rodents初始化为*pt使得rodents指向rats。接下来将pt改为指向bunnies，并不能改变这样的事实，即rodents引用的是rats。